Spezielle pflanzliche und mikrobielle Stoffwechselprozesse (inkl. „Sekundärstoffwechsel“)
Stoffwechselwege von Pflanzen und Mikroorganismen, die über den menschlichen Grundstoffwechsel hinausgehen: Photo- und Chemosynthese, Stickstofffixierung, Gärungen, Glyoxylatzyklus und die Bildung von Sekundärstoffen.
Der Mensch ist auf organische Nahrung angewiesen. Pflanzen und viele Prokaryonten bauen ihre Biomasse dagegen aus \(\ce{CO2}\) auf. Die Energie dafür beziehen sie aus Licht oder aus der Oxidation anorganischer Stoffe wie Ammonium oder Schwefelwasserstoff. Diese Autotrophie ist der Ausgangspunkt des Unterthemas.
Den Anfang macht die Photosynthese. Sie führt von den Pigmenten über den Elektronentransport bis zur Fixierung von \(\ce{CO2}\) im Calvin-Zyklus und zur Assimilation von Nitrat und Sulfat. Chemosynthese und Stickstofffixierung zeigen anschließend, welche Stoffwechselleistungen allein Prokaryonten vollbringen. Die Gärungen beantworten die Frage, wie Zellen ohne Atmungskette ATP gewinnen. Dass auch ein Muskel unter Sauerstoffmangel Lactat bildet, schlägt dabei die Brücke zum Menschen. Der Glyoxylatzyklus erklärt, warum ein keimender Samen aus seinen Fettreserven Zucker herstellen kann, unser eigener Stoffwechsel aber nicht.
Zum Schluss stehen die Sekundärstoffe wie Alkaloide, Flavonoide oder Terpenoide im Mittelpunkt. Ihre Biosynthesewege und Strukturtypen bilden das Fundament der Pharmazeutischen Biologie, denn zahlreiche Arzneistoffe und Inhaltsstoffe von Arzneidrogen gehören zu diesen Klassen.
Photoautotrophie
Welche Organismen Photosynthese betreiben, wo im Chloroplasten Lichtreaktion und Calvin-Zyklus …
Photosynthese: Organismen, Orte und GesamtbilanzWie Chlorophylle aufgebaut sind, wie akzessorische Pigmente Licht sammeln und …
Photosynthesepigmente, Lichtsammelkomplexe und ReaktionszentrenWie Photosystem II Wasser spaltet, woher der Sauerstoff stammt und …
Photolyse und photosynthetischer ElektronentransportWie der photosynthetische Elektronentransport über einen Protonengradienten an der Thylakoidmembran …
Protonengradient und PhotophosphorylierungDer Calvin-Zyklus gliedert sich in drei Phasen. Im ersten Schritt …
Calvin-Zyklus: Gliederung und CO2-Fixierung durch RubisCOWie der Calvin-Zyklus 3-Phosphoglycerat mit ATP und NADPH zu Glycerinaldehyd-3-phosphat …
Calvin-Zyklus: Reduktion, Regeneration und AssimilationsprodukteWie Pflanzen Nitrat und Sulfat zu Ammonium und Sulfid reduzieren …
Assimilation von Nitrat und SulfatChemoautotrophie
Chemoautotrophe Prokaryonten gewinnen Energie durch Oxidation anorganischer Stoffe und fixieren …
Chemosynthese und chemoautotrophe ProkaryontenStickstofffixierung
Wie die Nitrogenase molekularen Stickstoff zu Ammonium reduziert, warum sie …
Stickstofffixierung durch ProkaryontenGärungen
Was Gärung ausmacht, wie gärende Zellen ihr NAD+ zurückgewinnen, woher …
Gärung: Prinzip, Energiebilanz und VorkommenWie Hefen und manche Bakterien Glucose ohne Sauerstoff über Pyruvat …
Alkoholische Gärung: Ablauf, Enzyme und OrganismenWie die Lactatdehydrogenase Pyruvat mit NADH zu Lactat reduziert und …
Milchsäuregärung in Bakterien und menschlichen ZellenGlyoxylatzyklus
Wie Pflanzen, Pilze und Bakterien über β-Oxidation und Glyoxylatzyklus aus …
Glyoxylatzyklus: vom Fett zum ZuckerDie fünf Reaktionen des Glyoxylatzyklus mit ihren Enzymen und Zwischenprodukten …
Glyoxylatzyklus: Reaktionen, Enzyme und ZwischenprodukteSekundärstoffe
Was Sekundärstoffe von Primärstoffen unterscheidet, wozu sie dienen, wo sie …
Sekundärstoffwechsel: Begriff, Funktion und BiosynthesewegeAlkaloide sind stickstoffhaltige Sekundärstoffe. Diese Einheit zeigt, wie man sie …
Alkaloide: Strukturtypen erkennenWie cyanogene Glykoside und Glucosinolate gebaut sind, wie Enzyme aus …
Cyanogene Glykoside und GlucosinolateVom Phenylalanin über die Zimtsäure zu den C6-C3-Körpern: wie Phenylpropanoide …
Phenylpropanoide, Cumarine und FlavonoideAnthranoide als Polyketide an ihrer Struktur erkennen, die wichtigen Anthranoiddrogen …
Polyketide, Anthranoide und PolyineWie man Terpenoide vom Monoterpen bis zum Triterpensaponin am Isopren-Gerüst …
Terpenoide und ätherische ÖleWie man an einer Strukturformel erkennt, ob ein Primärstoff, ein …
Primär- und Sekundärstoffe an Strukturformeln zuordnen